背景

顯示系統(tǒng)可被用來使所需圖像對用戶(查看者)可見?？纱┐黠@示系統(tǒng)可被實現(xiàn)在可穿戴頭戴式耳機(jī)中，被布置成在人眼的近距離內(nèi)顯示圖像。這樣的可穿戴頭戴式耳機(jī)有時被稱為頭戴式顯示器，并且配置有框架，該框架具有適合放在用戶(穿戴者)鼻梁上的中央部分以及適合放在用戶的耳朵上的左和右支撐延伸部。各光學(xué)組件被布置在框架中以在用戶眼睛的幾厘米內(nèi)顯示圖像。圖像可以是在顯示器(諸如微顯示器)上的計算機(jī)生成的圖像。光學(xué)組件被布置成將在顯示器上生成的所需圖像的光傳輸?shù)接脩舻难劬σ允箞D像對用戶可見。在其上生成圖像的顯示器可以形成光引擎的一部分，使得圖像本身生成可由光學(xué)組件引導(dǎo)以提供用戶可見的圖像的經(jīng)準(zhǔn)直光束。

不同種類的光學(xué)組件已被用來將圖像從顯示器傳遞到人眼。這些可包括例如透鏡、反射鏡、光學(xué)波導(dǎo)、全息圖以及衍射光柵。在一些顯示系統(tǒng)中，光學(xué)組件是使用如下光學(xué)器件來制造的：該光學(xué)器件允許用戶看到圖像但不能透過這一光學(xué)器件看到“現(xiàn)實世界”。其他類型的顯示系統(tǒng)提供透過這一光學(xué)器件的視圖，以使得顯示給用戶的所生成的圖像被覆蓋在現(xiàn)實世界視圖上。這有時稱為增強(qiáng)現(xiàn)實。

基于波導(dǎo)的顯示系統(tǒng)通常經(jīng)由波導(dǎo)(光導(dǎo))中的tir(全內(nèi)反射)機(jī)構(gòu)將光從光引擎?zhèn)鬏數(shù)窖劬Α＿@樣的系統(tǒng)可包括衍射光柵，衍射光柵造成有效光束擴(kuò)張以輸出由光引擎提供的光束的經(jīng)擴(kuò)張版本。這意味著與直接查看光引擎相比，在查看波導(dǎo)的輸出時圖像在更寬的區(qū)域上可見：假定眼睛處于一區(qū)域內(nèi)使得它可接收來自基本上全部經(jīng)擴(kuò)張光束的一些光，整個圖像將對用戶是可見的。這樣的區(qū)域被稱為眼框。

為了維持圖像質(zhì)量，波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)可按各種方式配置以減輕所傳送的光的失真。

概述

提供本概述以便以簡化的形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述并不旨在標(biāo)識出所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保護(hù)的主題的范圍。所要求保護(hù)的主題也不限于解決

背景技術(shù)：
部分中指出的任何或所有缺點的實現(xiàn)。

根據(jù)第一方面，一種波導(dǎo)具有前和后表面。該波導(dǎo)用于顯示系統(tǒng)且被布置成將來自光引擎的光引導(dǎo)到用戶眼睛上以使圖像對用戶可見。光通過在前和后表面處的反射而被引導(dǎo)通過波導(dǎo)。所述前表面或后表面的第一部分具有使得光在從所述第一部分反射之際將相位改變第一量的結(jié)構(gòu)。同一表面的第二部分具有不同結(jié)構(gòu)，該不同結(jié)構(gòu)使得光在從所述第二部分反射之際將相位改變不同于所述第一量的第二量。所述第一部分從所述第二部分偏移開一距離，所述距離基本上匹配所述第二量與所述第一量之間的差異。

根據(jù)第二方面，一種圖像顯示系統(tǒng)包括配置成生成圖像的光引擎和具有前和后表面的波導(dǎo)。波導(dǎo)被布置成將來自光引擎的光引導(dǎo)到用戶的眼睛上以使圖像對用戶可見，光通過在前和后表面處的反射被引導(dǎo)通過波導(dǎo)。所述前表面或后表面的第一部分具有使得光在從所述第一部分反射之際將相位改變第一量的結(jié)構(gòu)。同一表面的第二部分具有不同結(jié)構(gòu)，該不同結(jié)構(gòu)使得光在從所述第二部分反射之際將相位改變不同于所述第一量的第二量。所述第一部分從所述第二部分偏移開一距離，所述距離基本上匹配所述第二量與所述第一量之間的差異。

根據(jù)第三方面，一種可穿戴圖像顯示系統(tǒng)包括：頭部部件；安裝在頭部部件上且被配置成生成圖像的光引擎；以及在使用時位于穿戴者眼睛前方的波導(dǎo)。波導(dǎo)具有前和后表面且被布置成將來自顯示器的光引導(dǎo)到穿戴者的眼睛上以使圖像對穿戴者可見，光通過在前和后表面處的反射被引導(dǎo)通過波導(dǎo)。所述前表面或后表面的第一部分具有使得光在從所述第一部分反射之際將相位改變第一量的結(jié)構(gòu)。同一表面的第二部分具有不同結(jié)構(gòu)，該不同結(jié)構(gòu)使得光在從所述第二部分反射之際將相位改變不同于所述第一量的第二量。所述第一部分從所述第二部分偏移開一距離，所述距離基本上匹配所述第二量與所述第一量之間的差異。

附圖說明

圖1示出了可穿戴顯示系統(tǒng)；

圖2示出了該顯示系統(tǒng)的一部分的平面圖；

圖3a和3b示出了光學(xué)組件的透視圖和正視圖；

圖4a示出了其表面上形成有表面浮雕光柵的光學(xué)組件的示意平面圖；

圖4b示出了圖4a的光學(xué)組件的示意性說明，該光學(xué)組件被示為與入射光交互并且是從側(cè)面查看的；

圖5a示出了直二元表面浮雕光柵的示意說明，該直二元表面浮雕光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面查看的；

圖5b示出了斜二元表面浮雕光柵的示意說明，該斜二元表面浮雕光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面查看的；

圖5c示出了突出三角表面浮雕光柵的示意說明，該突出三角表面浮雕光柵被示為與入射光交互并且是從側(cè)面查看的；

圖6示出了光學(xué)組件的入射耦合(incoupling)區(qū)的一部分的特寫圖；

圖7a示出了顯示系統(tǒng)的一部分的透視圖；

圖7b示出了顯示器的各單獨(dú)像素的平面圖；

圖7c和7d示出了與光學(xué)組件交互的光束的平面圖和正視圖；

圖7e示出了執(zhí)行光束擴(kuò)張的光學(xué)組件的正視圖；

圖7f示出了執(zhí)行光束擴(kuò)張的光學(xué)組件的平面圖；

圖7g是彎曲光學(xué)組件的平面圖；

圖8a和8b是光學(xué)組件的一部分的平面圖和正視圖；

圖9a示出了波導(dǎo)的折疊區(qū)內(nèi)的光束反射的透視圖；

圖9b解說了光束擴(kuò)張機(jī)構(gòu)；

圖10a和10b示出具有沒有彼此偏移的光學(xué)元件的波導(dǎo)的一部分的平面圖和側(cè)視圖，且圖10c示出了圖10a和10b的波導(dǎo)的相位分布；

圖11a示出具有沒有彼此偏移且展現(xiàn)出變跡的光學(xué)元件的波導(dǎo)的一部分的側(cè)視圖，且圖11b示出了圖11a的波導(dǎo)的相位分布。

圖12a示出了具有偏移光學(xué)組件的第一光學(xué)組件的一部分的側(cè)視圖，且圖12b示出了圖12a的第二波導(dǎo)的相位分布；

圖13a和13b示出了具有偏移光學(xué)元件的第二波導(dǎo)的一部分的平面圖和側(cè)視圖，且圖13c示出了圖13a和13b的第二波導(dǎo)的相位分布；

圖14示出了圖11a和11b的波導(dǎo)的仿真性能數(shù)據(jù)的圖表；

圖15示出了圖12a的第一波導(dǎo)的仿真性能數(shù)據(jù)的圖表；

圖16示出了用于制造光學(xué)組件或母版的微制造工藝的流程圖；

圖17a示出了具有可影響圖像質(zhì)量的某些特性的示例性光學(xué)組件；

圖17b示出了可被用于制作圖17a的光學(xué)組件的曝光裝置；

圖18示出了作為示例性波導(dǎo)的間隙寬度的函數(shù)的mtf的圖表。

詳細(xì)描述

通常，基于波導(dǎo)的顯示系統(tǒng)包括圖像源(例如投影儀)、波導(dǎo)以及壓印在波導(dǎo)表面上的各種光學(xué)元件(例如，衍射光柵)。

圖10a和10b示出了在波導(dǎo)表面的頂部上壓印有衍射光學(xué)元件o1、o2(它們是衍射光柵)的光學(xué)波導(dǎo)10a的一部分的側(cè)視圖和平面圖。第一光柵o1具有深度h1且第二光柵o2具有深度h2。在圖10a的頂部示出了光學(xué)元件o1、o2的擴(kuò)大側(cè)視圖。每一光學(xué)元件由波導(dǎo)10a的表面中的深度分別為h1、h2≠h1的一系列凹槽來形成，深度是垂直于波導(dǎo)來測得的。在這一示例中，深度h1、h2跨整個光柵o1、o2是恒定的。

第一和第二元件o1、o2被用于例如將由圖像源發(fā)出的光耦合進(jìn)入和退出波導(dǎo)，和/或用于操縱其在波導(dǎo)內(nèi)的空間分布。盡管對于顯示系統(tǒng)的操作而言是必需的，在光場穿過波導(dǎo)時，光學(xué)元件o1、o2也可在光場的相前上造成不想要的失真。具體而言，在波前遇到光學(xué)元件o1、o2的邊緣時，可造成相位失真。各元件也可不同地改變該場的振幅，即也將存在振幅變化。然而，在圖像質(zhì)量方面，相位失真嚴(yán)重得多，且不需要各場部分的振幅的匹配來達(dá)到可接受的圖像質(zhì)量。

光學(xué)元件o1和o2由空白表面區(qū)b分開，這基本上是非衍射性的(即，它基本上根據(jù)snell定律和反射定律來與光交互)。從光導(dǎo)的空白表面區(qū)b全內(nèi)反射的波前的各部分體驗到與從光學(xué)元件o1、o2反射的各部分不同的相位延遲。光線r0在從該(或任何其它)空白表面區(qū)b全內(nèi)反射之際按量φ0來改變相位，這取決于入射光的偏振。光線r1在從第一光學(xué)元件o1反射之際按量φ1＝φ0-δφ1來改變相位。光線r2在從第二光學(xué)元件o2反射之際按量φ2＝φ0-δφ2來改變相位。這在圖10c的相位分布中解說，它示出了在分別從第一光學(xué)元件o1、空白表面b以及第二光學(xué)元件o2反射之后光線r1、r0、r2的相位。

一般而言，光柵和tir不同地改變偏振分量的相位，即也存在偏振旋轉(zhuǎn)。如將明顯的，前述段落的描述是用于輔助解說失真機(jī)制的簡化。

注意，本文所使用的術(shù)語“反射”包括反射性衍射的光，例如由反射或部分反射衍射光柵所造成的。零和更高階模式兩者都能體驗到相位延遲。一般而言，經(jīng)反射的更高階模式以及第零階模式的偏振可被旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)入/轉(zhuǎn)出橢圓偏振等。

這樣的相位跳躍導(dǎo)致衍射光束分散并從而丟失圖像銳度。降低邊緣衍射的效果的一種方法將是使用變跡。一般而言，這意味著使用某種形式的平滑來將尖銳邊緣轉(zhuǎn)成更連續(xù)變化的形狀。該平滑可通過各種手段來完成。在光柵的情形中，光柵結(jié)構(gòu)的深度(或更一般地，任何其他輪廓參數(shù))可在兩個區(qū)域之間平滑地變化。展現(xiàn)出變跡的示例性波導(dǎo)10b在圖11a中示出。波導(dǎo)10b具有第一和第二光學(xué)元件o1’、o2’，它們與波導(dǎo)10a的光學(xué)元件o1、o2相同，除了以下事實之外：o1’、o2’的深度分別在與將光學(xué)元件o1’和o2’分開的空白區(qū)b相鄰的第一和第二變跡區(qū)a1、a2上漸進(jìn)地降至零。這造成經(jīng)變跡的區(qū)域中漸變的相位，如在圖11b的相位分布中所示。如可在圖11b中看到的，光線的相位由于變跡區(qū)a1、a2中的反射所改變的量根據(jù)跨變跡區(qū)a1、a2的位置而變化，其中所反射的光線越接近空白區(qū)b，展現(xiàn)出越接近由空白區(qū)b中本身反射的光線所展現(xiàn)出的變化的相位變化。盡管在一些情形中這可導(dǎo)致降低的強(qiáng)度邊緣衍射和衍射光束分散，但變跡可具有其他不想要的效果，例如它可降低靠近其邊緣的光柵的效率。

本公開提供了一種用于降低由壓印在光導(dǎo)的表面上的衍射光學(xué)元件造成的相位失真的裝置。具體而言，通過將合適的高度偏移添加到光柵和/或它旁邊的空白表面(或其他光柵)來移除光柵邊緣對波前的影響。偏移被選擇成使得從偏移光柵反射的光線的總相位延遲等于從波導(dǎo)的空白表面全內(nèi)反射(或從其他光柵反射)的光線的相位延遲。

與使用變跡的方法相比，本公開的方法允許相比于變跡而言經(jīng)改進(jìn)的相位失真降低。這在維持光柵的其他所需屬性的同時被達(dá)到，例如，可通過例如維持所需深度輪廓直至光柵的邊緣，針對光柵的整個表面積(包括在光柵的邊緣處)上的效率來優(yōu)化光柵。

這在以下詳細(xì)描述。首先，將描述可在其中使用本公開的波導(dǎo)的上下文。

圖1是頭戴式顯示器的透視圖。頭戴式顯示器包括頭部部件，該頭部部件包括框架2，該框架2具有旨在適合放在穿戴者的鼻梁上的中央部分4以及旨在適合放在用戶的耳朵上的左右支撐延伸部6、8。雖然支撐延伸部被示為基本筆直，它們可以以彎曲的部分終止，以按傳統(tǒng)眼鏡的方式更舒適地適合放在耳朵上。

框架2支撐標(biāo)記為10l和10r的左和右光學(xué)組件，左和右光學(xué)組件為波導(dǎo)。為了便于本文中的參考，光學(xué)組件10(它是波導(dǎo))將被認(rèn)為是左或右組件，因為這些組件除了是彼此的鏡像外本質(zhì)上相同。因此，涉及左手組件的所有描述也涉及右手組件。稍后將參考圖3更詳細(xì)地描述光學(xué)組件。中央部分4容納光引擎，該光引擎在圖1中未被示出，但在圖2中被示出。

圖2示出圖1的框架的頂部部分的一部分的俯視圖。由此，圖2示出包括微型顯示器15和準(zhǔn)直透鏡20的形式的成像光學(xué)器件17的光引擎13。光引擎還包括能夠生成微型顯示器的圖像的處理器。微型顯示器可以是任何類型的圖像源的光，諸如硅上液晶(lcos)顯示器(lcd的)、透射液晶顯示器(lcd)、led的矩陣陣列(有機(jī)或無機(jī))和任何其他合適的顯示器。該顯示器由圖2中不可見的電路系統(tǒng)驅(qū)動，該電路系統(tǒng)激活顯示器的各個體像素以生成圖像。從每一像素充分準(zhǔn)直的光落在光引擎13的出射光瞳22上。在出射光瞳22處，經(jīng)準(zhǔn)直光束被耦合到每一光學(xué)組件10l、10r中在每一組件上提供的相應(yīng)入射耦合區(qū)12l、12r中。這些入射耦合區(qū)在圖1中被清楚地示出，但在圖2中不是容易可見的。入射耦合光隨后被引導(dǎo)通過涉及衍射和tir的機(jī)制(該機(jī)制在相應(yīng)的中間(折疊)區(qū)14l、14r中的光學(xué)組件的橫向)，并且還向下到相應(yīng)的出射區(qū)16l、16r中，光在該出射區(qū)16l、16r朝向用戶的眼睛離開組件10。圖1中示出了區(qū)14l、14r、16l和16r。以下詳細(xì)描述這些技術(shù)。圖2示出接收來自出射區(qū)(16l或16r)的經(jīng)衍射的光的用戶的眼睛(右或左)。到用戶的眼睛的輸出光束ob與入射光束ir平行。例如參考在圖2中被標(biāo)記為ib的光束以及在圖2中被標(biāo)記為ob的兩個平行輸出光束。光學(xué)組件10位于光引擎13和眼睛之間，即顯示系統(tǒng)配置具有所謂的透射類型。

其他頭部部件也在本主題的范圍之內(nèi)。例如，顯示光學(xué)器件可同樣使用頭帶、頭部部件或其他適配系統(tǒng)被附連到用戶的頭部。適配系統(tǒng)的目的在于支撐顯示器，并向顯示器和其他頭部承受系統(tǒng)(諸如，跟蹤系統(tǒng)和相機(jī))提供穩(wěn)定性。適配系統(tǒng)還將被設(shè)計成在人體測量范圍和頭部形態(tài)學(xué)方面滿足用戶群體，并提供對顯示系統(tǒng)的舒適支撐。

來自同一顯示器15的光束可被耦合到組件10l、10r兩者中，以使得圖像由兩個眼睛從單個顯示器感知，或者分開的顯示器可被用于為每一眼睛生成不同的圖像，例如以提供立體圖像。在替換頭部裝置中，(諸)光引擎可被安裝在框架的左部和右部之一或兩者處—其中入射耦合區(qū)12、折疊區(qū)14和出射區(qū)16的布置被相應(yīng)地翻轉(zhuǎn)。

光學(xué)組件10是基本透明的，以使得用戶可不僅查看來自光引擎13的圖像，還可透過這些光學(xué)組件查看現(xiàn)實世界視圖。

光學(xué)組件10具有折射率n，該折射率n為使得發(fā)生全內(nèi)反射，從而從入射耦合區(qū)開始沿著中間擴(kuò)束區(qū)14并朝著出射區(qū)16向下引導(dǎo)光束。

圖3a和3b更詳細(xì)地示出光學(xué)組件。

圖3a示出光學(xué)組件10的透視圖。光學(xué)組件是平的，因為其表面的前部和后部是基本平的(前和后根據(jù)如由圖3a中眼睛的位置指示的穿戴者的視點定義)。該表面的前部和后部彼此平行。光學(xué)組件10基本位于一平面(xy平面)中，其中z軸(被稱為“法線”)被定向為從光學(xué)組件10朝向觀看者。入射耦合區(qū)12、折疊區(qū)14和出射區(qū)16被示出，每一區(qū)通過相應(yīng)的表面調(diào)制52、46和56被定義在光學(xué)組件的表面上，表面調(diào)制52、46和56從觀看者的視角來看位于在波導(dǎo)的后面。表面調(diào)制52、46、56中的每一者形成相應(yīng)的表面浮雕光柵(srg)，其性質(zhì)將被簡短地描述。取代srg，可使用全息圖來提供與srg相同的光學(xué)功能。

如在圖3b的平面圖中示出的，折疊區(qū)具有在橫向(x)方向上的水平展度w2(在本文中被稱為擴(kuò)寬區(qū)的“寬度”)和y方向上的展度h2(在本文中被稱為擴(kuò)寬區(qū)的“長度”)，該折疊區(qū)在橫向方向上沿著其寬度w2從光學(xué)組件的內(nèi)邊緣增加到其外邊緣。出射區(qū)具有定義眼框的尺寸的水平展度w3(出射區(qū)的長度)和y方向展度h3(出射區(qū)的寬度)，該尺寸與光引擎中的成像光學(xué)器件無關(guān)。入射耦合和折疊srg52、54具有相對定向角a，如折疊和出射srg54、56一樣(注意，疊加在srg52、54、56上的各種點線表示與這些srg的光柵線相垂直的方向)。

入射耦合區(qū)和折疊區(qū)12、14基本連續(xù)，因為它們最多相隔窄邊界區(qū)18，該窄邊界區(qū)具有如沿著(即，垂直于)隔開該邊界區(qū)18的公共邊界19測得的寬度w。公共邊界19是拱形的(在本示例中基本上為半圓)，入射耦合區(qū)和折疊區(qū)12、14具有沿著公共邊界19的拱形(基本上為半圓)的邊緣。入射耦合區(qū)12的邊緣在整體上為基本上圓形的。

現(xiàn)在將參考圖4a和4b描述構(gòu)成本文中描述的頭戴式顯示器的操作的基礎(chǔ)的衍射機(jī)制的原理。

本文中描述的光學(xué)組件通過反射、折射、衍射的方式與光交互。衍射在傳播的波與例如障礙或狹縫之類的結(jié)構(gòu)交互時發(fā)生。衍射可以被描述為波的干涉，并且在該結(jié)構(gòu)在大小上與波的波長相當(dāng)時最顯著。可見光的光學(xué)衍射歸因于光的波性質(zhì)并且可被描述為光波的干涉?？梢姽饩哂性诖蠹s390到700納米(nm)之間的波長，并且當(dāng)傳播的光遇到100或1000nm范圍級別的類似規(guī)模的結(jié)構(gòu)時可見光的衍射是最顯著的。

衍射結(jié)構(gòu)的一個示例是周期性(基本反復(fù)的)衍射結(jié)構(gòu)。在本文中，“衍射光柵”意指具有周期性衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)組件的任何(部分)。周期性結(jié)構(gòu)可造成光的衍射，該光的衍射通常在周期性結(jié)構(gòu)具有與光的波長類似大小的空間周期時最顯著。周期性結(jié)構(gòu)的類型包括例如光學(xué)組件的表面上的表面調(diào)制、折射率調(diào)制、全息圖等。當(dāng)傳播的光遇到周期性結(jié)構(gòu)時，衍射使得光被拆分成處于不同方向的多個光束。這些方向取決于所述光的波長，這樣衍射光柵引起多色(例如白色)光的色散，由此，多色光被分成在不同的方向上行進(jìn)的不同顏色的光束。

當(dāng)周期性結(jié)構(gòu)是在光學(xué)組件的表面上時，其被稱為表面光柵。當(dāng)周期性結(jié)構(gòu)歸因于表面本身的調(diào)制時，其被稱為表面浮雕光柵(srg)。srg的一個示例是在光學(xué)組件的表面中的被均勻直槽間隔區(qū)域分隔開的均勻直槽。槽間隔區(qū)域在此被稱為“線”、“光柵線”和“填充區(qū)”。srg的衍射的性質(zhì)取決于入射在光柵上的光的波長和srg的各種光學(xué)特性(例如線間隔、槽深度和槽傾斜角)這兩者。srg可通過合適的微制造工藝來制造，這可涉及蝕刻基板和/或在基板上沉積以在基板上制造所需周期性微結(jié)構(gòu)以形成光學(xué)組件，這隨后被用作生產(chǎn)母版，諸如用于制造進(jìn)一步光學(xué)組件的模具。

srg是衍射光學(xué)元件(doe)的示例。當(dāng)表面上存在doe時(例如，當(dāng)doe是srg時)，該表面的由doe橫跨的部分被稱為doe區(qū)。

圖4a和4b分別從頂部和側(cè)面示出具有外表面s的基本透明的光學(xué)組件10的一部分。表面s的至少一部分展示構(gòu)成作為微結(jié)構(gòu)的srg44(例如，52、54、56)的表面調(diào)制。這樣的部分被稱為“光柵區(qū)”。這些調(diào)制包括基本平行和細(xì)長(比它們的寬度長得多)的光柵線，并且在此示例中基本是直的(但它們一般不必是直的)。

圖4b示出光學(xué)組件10，并且具體而言是與傳入照明光束i交互的srg44，該傳入照明光束向內(nèi)入射到srg44上。光i在該示例中是白光，并且因而具有多種顏色分量。光i與srg44交互，srg44將該光拆分成向內(nèi)定向到光學(xué)組件10中的幾個光束。光i的一些也可作為反射光束r0被從表面s反射回來。零階模式向內(nèi)光束t0和任何反射r0是根據(jù)衍射的一般原理以及其它非零階(±n階)模式(其可被解釋為波干涉)被創(chuàng)建的。圖4b示出第一階向內(nèi)光束t1，t-1；將理解，取決于光學(xué)組件10的配置，更高階的光束可以或可以不被創(chuàng)建。由于衍射的性質(zhì)取決于波長，因此，對于更高階的模式而言，入射光i的不同顏色分量(即波長分量)當(dāng)存在時以相對于彼此而言不同的傳播角度被分成不同顏色的光束，如圖4b所示。

圖5a-5c是不同的示例性srg44a-44c(在此統(tǒng)稱為44)的特寫示意截面圖，srg44a-44c可由(在這些圖中是從側(cè)面查看的)光學(xué)組件10的表面s的調(diào)制來形成。光束用箭頭標(biāo)注，其粗度指示大致相對的強(qiáng)度(越高強(qiáng)度的光束以越粗的箭頭示出)。

圖5a示出直二元srg44a的示例。直二元srg44a由在表面s中通過突出槽間隔區(qū)9a分隔開的一系列槽7a形成，該突出槽間隔區(qū)9a在此也被稱為“填充區(qū)”、“光柵線”或簡稱為“線”。srg44a具有為d的空間周期(稱為“光柵周期”)，其是調(diào)制形狀在其上重復(fù)的距離，并且由此為毗鄰線/槽之間的距離。槽7a具有深度h，且具有基本直的壁和基本平的基底。在圖2a中填充區(qū)具有高度h和在填充區(qū)的高度h上基本均勻的標(biāo)記為“w”的寬度(其中w是周期的某一分?jǐn)?shù)f：w＝f*d)。

對于直二元srg，這些壁基本垂直于表面s。srg44a引起垂直地進(jìn)入到表面的入射光i的對稱衍射，其中由srg4a所創(chuàng)建的每個+n階模式光束(例如t1)具有與對應(yīng)的-n階模式光束(例如t-1)基本相同的強(qiáng)度，通常小于約入射光束i的強(qiáng)度的五分之一(0.2)。

圖5b示出斜二元srg44b的示例。斜二元srg44b也由表面s中通過寬度w的線9b分隔開的槽(被標(biāo)記為7b)形成，這些槽具有基本直的壁和基本平的基底。然而，與直srg44a相對比，所述壁相對于法線傾斜了一定量，在圖25b中由角度β標(biāo)注。槽7b當(dāng)沿法線測量時具有深度h。歸因于非零傾斜所引起的非對稱性，行進(jìn)離開傾斜方向的±n階模式向內(nèi)光束具有比它們的階模式對應(yīng)物更高的強(qiáng)度(例如在圖2b的示例中，t1光束被定向離開傾斜的方向并且通常具有大于t-1光束的強(qiáng)度，但是這取決于例如柵格周期d)；通過增加傾斜達(dá)足夠量，那些對應(yīng)物可以基本上被消除(即具有基本上為零的強(qiáng)度)。t0光束的強(qiáng)度通常還通過斜二元srg被大大減少，這樣，在圖5b的示例中，第一階光束t1通常具有至多約入射光束i的強(qiáng)度的五分之四(0.8)的強(qiáng)度，但這高度地取決于波長和入射角。

二元srg44a和4b可以被看作是嵌入到表面s中的空間波形，該空間波形具有基本為方波的形狀(具有周期d)。在srg44b的情況下，該形狀是傾斜達(dá)β的傾斜方波形狀。

圖5c示出了突出三角srg44c的示例，其是突出梯形srg的特殊情況。三角srg44c是由表面s中的槽7c形成，所述槽是三角形狀的(且因此具有可分辨的尖端)并且當(dāng)沿法線測量時具有深度h。填充區(qū)9c采用了三角形、齒狀突起(齒形)的形式，具有與法線成角度β(β是srg44c的傾斜角)的中部。這些齒具有分隔d(其是srg44c的光柵周期)的各尖端，即在齒形底部處為w并且在齒形的尖端處變窄到基本為零的寬度。對于圖44c的srg，w≈d，但一般可以為w<d。srg是突出的，因為齒的尖端延伸超過槽的尖端。構(gòu)建突起的三角形srg是可能的，該圖案基本上消除了傳輸模式t0光束和模式光束，僅留下±n階模式光束(例如僅有t1)。槽具有與中線成角度γ(壁角)的壁。

srg44c可以被看作是嵌入在s中的空間波形，所述空間波形具有基本三角的波形，其傾斜了β。

其他srg也是可能的，例如其他類型的梯形srg(其在寬度上可能不是一直變窄到零)、正弦srg等。這樣的其他srg也展示高度h、線寬w、傾斜角β和壁角γ，其可按與圖5a-c相似的方式定義。

在本顯示系統(tǒng)中，d通常在約250和500nm之間，并且h在約30和400nm之間。傾斜角β通常在約0和45度之間(以使得傾斜方向通常被提高為超過表面s約45和90度之間的量)。

srg具有依據(jù)期望的被衍射的光束(例如t1)的強(qiáng)度相對于照明光束i的強(qiáng)度而被定義的衍射效率，并且可以由那些強(qiáng)度的比η來表示。如從上將顯而易見的，斜二元srg(例如4b-在t1是期望的光束的情況高達(dá)η≈0.8)可以實現(xiàn)比非斜srg(例如44a-在t1是期望的光束的情況下僅高達(dá)約η≈0.2)更高的效率。通過突出三角srg，有可能實現(xiàn)近于最佳的效率η≈1。

圖6更清楚地示出入射耦合srg52，包括示出光束如何與其交互的經(jīng)擴(kuò)張的版本。圖6示出了光學(xué)組件10的俯視圖。光引擎13提供經(jīng)準(zhǔn)直光的光束，這些光束之一被示出(對應(yīng)于顯示像素)。該光束落在入射耦合srg52上并由此在組件10中造成該光束的全內(nèi)反射。中間光柵14將光束的各版本向下引導(dǎo)到出射光柵16，出射光柵16使得將該圖像衍射到用戶的眼睛上。光柵12的操作在經(jīng)擴(kuò)張的部分中被更詳細(xì)地示出，該經(jīng)擴(kuò)張的部分示出從左邊進(jìn)入并被表示為i的入射光束的光線，并且這些光線被衍射以便在光學(xué)組件10中經(jīng)歷tir。圖6中的光柵具有圖5b中示出的類型，但也可具有圖5c中示出的類型或者某種其他傾斜的光柵形狀。

現(xiàn)將參考圖7a-9b描述作為某些實施例的基礎(chǔ)的光學(xué)原理。

顯示系統(tǒng)的準(zhǔn)直光學(xué)器件被布置成將顯示系統(tǒng)的顯示器上的圖像基本上準(zhǔn)直到多個輸入光束。通過準(zhǔn)直來自相應(yīng)圖像點的光來形成每一光束，該光束在唯一的向內(nèi)方向(這取決于該點在圖像中的位置)上被定向到入射耦合光柵。多個輸入光束因而形成圖像的虛擬版本。中間光柵和出射光柵具有顯著大于該光束的直徑的寬度。入射耦合光柵被布置成將每一光束耦合到中間光柵中，在中間光柵中，該光束以沿著所述中間光柵的寬度的方向被引導(dǎo)到所述中間光柵的多個拆分區(qū)上。中間光柵被布置成在拆分區(qū)將該光束拆分以提供該光束的多個基本上平行的版本。那些多個版本被耦合到出射光柵中，在該出射光柵中，該多個版本被引導(dǎo)到出射光柵的多個出射區(qū)上。出射區(qū)位于沿出射光柵的寬度的方向上。出射光柵被布置成將該光束的多個版本基本上平行且在向外方向上向外衍射，該向外方向基本上匹配該光束被入射耦合的所述唯一向內(nèi)方向。該多個輸入光束由此使得多個出射光束離開該波導(dǎo)，所述多個出射光束形成圖像的基本上同一個虛擬版本。

圖7a示出顯示器15、成像光學(xué)器件17和入射耦合srg52的透視圖。顯示器15的顯示圖像的區(qū)域上的不同幾何點在本文中被稱為像點，這些像點可以是活躍的(當(dāng)前正在發(fā)射光)或不活躍的(當(dāng)前沒有發(fā)射光)。在實踐中，各個體像素可被近似為像點。

成像光學(xué)器件17可通常被近似為一主平面(薄透鏡近似)，或者在一些情況下，更準(zhǔn)確地被近似為一對主平面(厚透鏡近似)，其位置依據(jù)其構(gòu)成透鏡的性質(zhì)和布置來確定。在這些近似中，由成像光學(xué)器件17引起的任何折射被近似為在主平面處發(fā)生。為了避免不必要的復(fù)雜化，各實施例的原理將結(jié)合成像光學(xué)器件17的薄透鏡近似來描述，并由此結(jié)合圖7a中被標(biāo)記為31的單個主平面來描述，但將顯而易見的是不適配該近似的更復(fù)雜的成像光學(xué)器件仍可被利用來實現(xiàn)所期望的效果。

成像光學(xué)器件17具有光軸30和正焦點，并且相對于光學(xué)組件10被定位成使得光軸30在入射srg52的幾何中心處或附近與入射srg52相交，且正焦點基本位于顯示器上的像點x0處(即，位于與顯示器的正面相同的平面中)。示出了顯示器上的另一任意像點x，并且現(xiàn)在將結(jié)合x描述作為各實施例的基礎(chǔ)的原理，而不失一般性。在以下，術(shù)語“對于每一x”或類似物被用作用于意指“對于每一像點(包括x)”或類似物的方便速記，如在上下文中將顯而易見的。

當(dāng)活躍時，像點—包括被標(biāo)記為x和x0的像點——充當(dāng)個體照明點源，光從這些個體照明電源按基本各向同性的方式傳播通過在顯示器15前向的半個空間。圖像中被感知為較亮的區(qū)域中的像點相對于該圖像中被感知為較暗的區(qū)域而言發(fā)射較強(qiáng)的光。被感知為黑色的區(qū)域中的像點不發(fā)射光或僅發(fā)射非常小強(qiáng)度的光(不活躍的像點)。特定像點所發(fā)射的光的強(qiáng)度可隨圖像改變(例如當(dāng)視頻被顯示在顯示器15上時)而改變。

每一活躍像點提供對成像光學(xué)器件17的準(zhǔn)直區(qū)a的基本一致的照明，該準(zhǔn)直區(qū)a基本是圓形的并具有直徑d，該直徑d取決于諸如構(gòu)成透鏡的直徑之類的因素(通常d是1-10mm的量級)。這在圖7a中針對像點x來解說，圖7a示出來自x的圓錐體32(x)內(nèi)的任何傳播光如何入射在準(zhǔn)直區(qū)a上。成像光學(xué)器件準(zhǔn)直入射在準(zhǔn)直區(qū)a上的任何光32(x)以形成為直徑d的經(jīng)準(zhǔn)直光束34(x)(輸入光束)，該光束被定向為朝向光學(xué)組件10的入射耦合光柵52。光束34(x)由此入射在入射耦合光柵52上。屏蔽組件(未示出)可被布置成防止從x發(fā)射的在圓錐體32(x)外部的任何未經(jīng)準(zhǔn)直的光到達(dá)光學(xué)組件10。

對應(yīng)于像點x的光束34(x)以向內(nèi)傳播方向被朝向入射srg52定向，其可通過傳播向量來描述(在本文中，粗體字體被用來表示三維向量，這樣的向量上的帽指示表示單位向量)。向內(nèi)傳播方向取決于x在圖像中的位置，并且此外對x是唯一的。那個唯一的傳播方向可根據(jù)方位角φin(x)(其是在x軸以及在xy平面中的投影之間的角度)和極坐標(biāo)角θin(x)(其是在z軸以及之間的角度，如在z軸和兩者都位于其中的平面(注意，一般來說該平面不是xz平面)內(nèi)測得的)來參數(shù)化的。符號φin(x)、θin(x)被采用來表示對x的前述依賴性；如所指示的，φin(x)、θin(x)對那個x是唯一的。注意，在本文中，這樣的單位向量和參數(shù)化這樣的向量的這樣的極坐標(biāo)/方位角對在本文中有時被稱為“方向”(因為后者表示其完整的參數(shù)化)，并且出于相同的理由，有時方位角被獨(dú)立稱為xy方向。還應(yīng)注意，“向內(nèi)”在本文中被用于指示朝向波導(dǎo)的傳播(當(dāng)傳播朝向觀看者所感知到的波導(dǎo)的背面時，為正z分量，而當(dāng)傳播朝向波導(dǎo)的正面時，為負(fù)z分量)。

成像光學(xué)器件具有主點p，該主點p是光軸30與主平面31相交處的點，并且通常位于準(zhǔn)直區(qū)a的中心處或附近。向內(nèi)方向和光軸30具有角距β(x)，該角距等于被x和x0從p起包住的角度。如果光軸與z軸平行(其不一定是這種情況)，則β(x)＝θin(x)。

如將顯而易見的，以上適用于每一活躍的像點，并且成像光學(xué)器件由此被布置成基本將當(dāng)前在顯示器15上的圖像準(zhǔn)直成多個輸入光束，每一輸入光束對應(yīng)于依據(jù)相應(yīng)活躍像點(在實踐中為活躍像素)的位置確定的唯一方向，并且以該唯一方向傳播。即，成像光學(xué)器件17高效地將每一活躍點源x轉(zhuǎn)換成處于唯一向內(nèi)方向上的經(jīng)準(zhǔn)直光束。如將領(lǐng)會的，這可被等效地表述為在無窮遠(yuǎn)處形成對應(yīng)于當(dāng)前在顯示器17上的現(xiàn)實圖像的虛擬圖像的所有活躍像點的各輸入光束。該性質(zhì)的虛擬圖像在本文中有時被稱為圖像(或類似物)的虛擬版本。

對應(yīng)于像點x0(未示出)的輸入光束將與光軸30平行地朝向入射耦合srg52的幾何中心或在該幾何中心附近傳播。

如所提到的，在實踐中，顯示器15的各個體像素可被近似為單個像點。這在圖7b中解說，圖7b是示出顯示器15的主平面31和兩個毗鄰像素xa、xb的示意俯視圖，這兩個毗鄰像素xa、xb的中心從主點p起包住角度δβ。在活躍時發(fā)射像素xa、xb的光被高效地轉(zhuǎn)換成具有等于δβ的角距的經(jīng)準(zhǔn)直光束34(xa)、34(xb)。如將顯而易見的，出于解說的目的，像素xa、xb的范圍已被極大地擴(kuò)大。

光柵被高度準(zhǔn)直，具有不大于由一單獨(dú)像素從p包住的角(～δβ)的角范圍，例如，通常具有不大于約1/2毫弧度的角范圍。如在以下的示圖中將變得顯而易見的，這增加了穿戴者感知到的最終圖像的圖像質(zhì)量。

圖7c和7d分別示出了光學(xué)組件的一部分的示意俯視圖(xz)和正視圖(yz)。如這些附圖中所指示的，入射耦合光柵52引起光束34(x)的衍射，由此引起第一階(±1)模式光束在光學(xué)組件10內(nèi)以大致朝向折疊srg54的新方向(即，其具有正x分量)傳播。新方向可由方位角φ(x)(其中|φ(x)|≤|φin(x)|)和極坐標(biāo)角θ(x)(其中|θ(x)|>|θin(x)|)來參數(shù)化，方位角φ(x)和極坐標(biāo)角θ(x)也依據(jù)像點x的位置來確定并且對像點x是唯一的。光柵52被配置成使得一階模式是唯一的重要衍射模式，且該新光束的強(qiáng)度由此基本匹配輸入光束的強(qiáng)度。如上所述，斜光柵可被用于實現(xiàn)該期望效果(被定向為離開入射耦合srg52的光束將例如對應(yīng)于光束t1，如圖4b或4c所示)。通過這種方式，光束34(x)以該新方向被耦合到光學(xué)組件10的入射耦合區(qū)12。

光學(xué)組件具有折射率n，并且被配置成使得極坐標(biāo)角θ(x)滿足由下式給出的全內(nèi)發(fā)射準(zhǔn)則：

(1):sinθ(x)＞1/n對于每一x。

如將顯而易見的是，來自成像光學(xué)器件17的每一光束輸入由此通過全內(nèi)反射(tir)以大致水平的(+x)方向(與x軸偏離φ(x)<φin(x))傳播通過光學(xué)組件10。通過這種方式，光束34(x)被從入射區(qū)12耦合到折疊區(qū)14，在折疊區(qū)14中，光束34(x)沿著折疊區(qū)14的寬度傳播。

圖7e從與穿戴者的視點相似的視點示出10完整的光學(xué)組件10的正面(xy)視圖。如以下更詳細(xì)解釋的，光學(xué)組件10內(nèi)的衍射光束拆分和全內(nèi)反射的組合導(dǎo)致每一輸入光束34(x)的多個版本沿著出射區(qū)16的長度和寬度兩者從出射srg向外衍射，成為處于基本匹配對應(yīng)輸入光束34(x)的相應(yīng)向內(nèi)方向的相應(yīng)向外方向(即，遠(yuǎn)離光學(xué)組件10)的輸出光束38(x)。

在圖7e中，在光學(xué)組件10外部的光束被使用陰影來表示，并且點線被用來表示光學(xué)組件10內(nèi)的光束。透視被用來指示z方向中的傳播，其中圖7e中的光束的變寬(或者變窄)表示正(或者負(fù))z方向中的傳播；即朝向(或者遠(yuǎn)離)佩戴者。由此，發(fā)散的點線表示光學(xué)組件10內(nèi)的光束朝向光學(xué)組件10的前壁傳播；最寬的部分表示那些光束撞到了光學(xué)組件10的前壁，那些光束被從光學(xué)組件10的前壁全內(nèi)反射回去朝向后壁(各個srg被形成在該后壁上)，該全內(nèi)反射由從最寬的點到最窄的點(在這些最窄的點處，光束入射在后壁上)收縮的虛線表示。各光束入射在折疊srg和出射srg上的區(qū)域被標(biāo)記為s和e，并且出于將變得顯而易見的理由，被分別稱為拆分區(qū)和出射區(qū)。

如所解說的，輸入光束34(x)被入射srg52通過前述衍射耦合到波導(dǎo)中，并且通過tir以方向φ(x)、±θ(x)(每當(dāng)該光束被反射時，極坐標(biāo)角的符號而非幅值改變)沿著入射區(qū)12的寬度傳播。如將顯而易見的，這導(dǎo)致光束34(x)最終在最左邊的拆分區(qū)s撞擊折疊srg。

當(dāng)光束34(x)入射在拆分區(qū)s處時，那個入射光束34(x)通過衍射的方式被高效地拆分成兩個光束，以除了零階反射模式光束(鏡面反射光束)外，還創(chuàng)建那個光束的新版本42(x)(具體為-1反射模式光束)，歸因于具有特定配置(其將在適當(dāng)?shù)臅r候被描述)的折疊srg54，該新版本以特定并且大致向下(-y)的方向φ'(x)，±θ'(x)被定向為朝向出射區(qū)16，而零階反射模式光束繼續(xù)以相同的方向φ(x)，±θ(x)沿著該光束34(x)的寬度傳播，就好像光束34(x)將處在沒有折疊srg的地方(但是以降低的強(qiáng)度傳播)一樣。由此，光束34(x)基本沿著折疊區(qū)14的整個寬度高效地繼續(xù)傳播，在各拆分區(qū)s撞擊折疊srg，并在每一拆分區(qū)s創(chuàng)建該光束的另一新版本(處于相同的基本向下的方向φ'(x)，±θ'(x))。如圖7e所示，這導(dǎo)致光束34(x)的多個版本被耦合到出射區(qū)16，這多個版本在水平上分隔開以共同跨越出射區(qū)16的基本整個寬度。

還如圖7e所示，該光束的在拆分區(qū)s處創(chuàng)建的新版本42(x)本身在其向下傳播期間撞擊折疊srg。這將導(dǎo)致零階模式被創(chuàng)建，該零階模式一般以方向φ'(x)，±θ'(x)向下繼續(xù)傳播，并且其可被看作該光束的繼續(xù)傳播，但可導(dǎo)致非零階模式光束40(x)(進(jìn)一步的新版本)通過衍射的方式被創(chuàng)建。然而，通過這樣的雙重衍射在同一srg處創(chuàng)建的任何這樣的光束40(x)將以與耦合在光學(xué)組件10中的原始光束34(x)基本相同的方向φ(x)，±θ(x)沿著折疊區(qū)14的寬度傳播(參見以下)。由此，盡管有被折疊srg多次衍射的可能性，但光束34(x)(對應(yīng)于像點x)的各版本在光學(xué)組件10內(nèi)的傳播被高效地限制于兩個xy方向：大致水平的方向(φ(x)，±θ(x))和特定且大致向下的方向(φ'(x)，±θ'(x))，這將在以下被簡短地討論。

折疊區(qū)14內(nèi)的傳播由此高度規(guī)則，其中對應(yīng)于特定像點x的所有光束版本基本按所解說的方式被約束于格狀結(jié)構(gòu)。

出射區(qū)16位于折疊區(qū)14下方，并且由此該光束的各向下傳播版本42(x)被耦合到出射區(qū)16中，在出射區(qū)16中，這些向下傳播版本被引導(dǎo)到輸出srg的各出射區(qū)e上。出射srg56被配置成使得當(dāng)光束的某版本撞擊輸出srg時，那個光束被衍射以創(chuàng)建以向外的方向從該出射srg56向外定向的一階模式光束，該向外的方向基本匹配其中對應(yīng)于像點x的原始光束34(x)被輸入的唯一向內(nèi)方向。由于存在該光束的多個版本向下傳播，此多個版本基本跨越出射區(qū)16的寬度，因此生成了跨出射區(qū)16的寬度的多個輸出光束(如圖7e所示)以提供高效的水平光束擴(kuò)張。

此外，出射srg56被配置成使得除了向外衍射的光束38(x)在各出射區(qū)域e處從入射光束中被創(chuàng)建外，零階衍射模式光束繼續(xù)按與該入射光束相同的特定方向向下傳播。該零階衍射模式光束進(jìn)而在較低的出射區(qū)16s以圖7e所示的方式撞擊出射srg，從而導(dǎo)致繼續(xù)的零階光束和向外的第一階光束兩者。由此，還生成了基本跨出射區(qū)16的整個寬度的多個輸出光束38(x)以提供高效的垂直光束擴(kuò)張。

輸出光束38(x)以基本匹配原始光束34(x)被輸入的唯一輸入方向的向外方向被向外地定向。在該上下文中，基本匹配意味著該向外方向按使得穿戴者的眼睛能夠?qū)⑤敵龉馐?8(x)的任何組合聚焦到視網(wǎng)膜上的單個點由此重構(gòu)像點x(參見以下)的方式與輸入方向相關(guān)。

對于平光學(xué)組件(即，其前和后表面在其整體上基本平行于xy平面)，輸出光束基本彼此平行(至少在被兩個毗鄰顯示像素包住的角度δβ內(nèi))，并且按與相應(yīng)的輸入光束34(x)被定向到入射耦合srg52的唯一向內(nèi)方向平行的輸出傳播方向向外傳播。即，在向內(nèi)方向上將對應(yīng)于像點x的光束34(x)定向到入射耦合srg52導(dǎo)致相應(yīng)的輸出光束38(x)被向外且并行地從出射區(qū)16衍射，由于各srg的配置(參見下文)，每一輸出光束處于向外傳播方向

如將參考圖7f描述的，這使得觀看者的眼睛在看著出射區(qū)16時能夠重構(gòu)圖像。圖7f示出光學(xué)組件10的俯視圖(xz)。輸入光束34(x)被入射耦合到光學(xué)組件10，從而導(dǎo)致多個平行的輸出光束38(x)按以上討論的方式在各出射區(qū)e處被創(chuàng)建。在對應(yīng)于所有像點的各輸出光束(在無窮遠(yuǎn)處)形成與對應(yīng)的輸入光束相同的虛擬圖像時，這可被等效地表達(dá)。

由于對應(yīng)于像點x的光束38(x)全部基本平行，被眼睛37接收的光束38(x)中的一者或多者的任何光被聚焦為好像眼睛37正在感知處于無窮遠(yuǎn)處的圖像(即，遠(yuǎn)距圖像)。眼睛37由此將這樣的接收光聚焦在單個視網(wǎng)膜點上，就好像該光是直接從成像光學(xué)器件17處接收到的一樣，由此在視網(wǎng)膜上重構(gòu)像點x(例如，像素)。如將顯而易見的，上述情況適用于每一活躍像點(例如，像素)，使得眼睛37重構(gòu)當(dāng)前在顯示器15上的整個圖像。

然而，與直接從光學(xué)器件17接收圖像(從該光學(xué)器件17，僅為直徑d的相應(yīng)單個光束34(x)被為每一x發(fā)射)形成對照，輸出光束39(x)在顯著更寬的區(qū)域(即，基本為出射區(qū)16的區(qū)域)上被發(fā)射，該顯著更寬的區(qū)域比輸入光束的區(qū)域(～d²)顯著更大。眼睛全部接收的光束38(x)的哪些(部分)被聚焦在相同的視網(wǎng)膜點上(例如，在圖7f中，眼睛37是否將水平地(±x)移動)并不重要，因為顯然該圖像仍將被感知。由此，不需要針對例如在遠(yuǎn)處的具有不同瞳距的觀看者對顯示系統(tǒng)進(jìn)行適配，這使得出射區(qū)16寬到足以預(yù)測合理范圍的瞳距：盡管其眼睛較靠近在一起的觀看者與其眼睛較遠(yuǎn)離的觀看者相比將一般接收來自出射區(qū)16的較靠近入射耦合區(qū)12的一側(cè)的光，但是兩者將感知到相同的圖像。此外，在眼睛27轉(zhuǎn)動時，(隨著光束相對于眼睛的光軸的角度改變)該圖像的不同部分被引向觀看者的視野的中心，且該圖像仍保持可見，由此允許觀看者按需將其注意力聚焦于圖像的不同部分。

對應(yīng)于任何兩個毗鄰像素xa、xb的輸入光束所展示出的相同相對角距δβ也由輸出光束38(xa)、38(xb)的相應(yīng)集合展示出—由此毗鄰像素被眼睛聚焦與毗鄰的視網(wǎng)膜點。光束的所有各個版本在其傳播通過光學(xué)組件10時保持被高度準(zhǔn)直，從而防止聚焦在視網(wǎng)膜上的各像素圖像的顯著重疊，由此保持圖像銳度。

應(yīng)當(dāng)注意，圖7a-7g不是按比例的，并且尤其地，為了清楚起見，光束直徑一般相對于諸如顯示器15之類的實踐中通常將預(yù)期的組件被減小。

現(xiàn)將參考圖8a和8b描述入射耦合srg52的配置，圖8a和8b示出了折疊光柵52的一部分的示意俯視圖和正視圖。注意，在圖8a和8b中，為了清楚起見，光束通過箭頭來表示(即，其區(qū)域沒有被表示出)。

圖8a示出分別位于顯示器15的最左邊和最右邊的兩個像點xl、xr，來自這兩個像點的光被光學(xué)器件17準(zhǔn)直以便以向內(nèi)的方向(θin(xl)，φin(xl))、(θin(xr)，φin(xr))生成相應(yīng)的輸入光束34(xl)、34(xr)。如所示出的，這些光束被入射耦合srg52耦合到光學(xué)組件10中—所示的在入射耦合srg52處創(chuàng)建的入射耦合光柵是通過衍射入射在srg52上的光束的方式來創(chuàng)建的第一階(+1)模式光束。耦合在波導(dǎo)中的光束34(xl)、34(xr)在由極坐標(biāo)角θ(xl)、θ(xr)定義的方向上傳播。

圖8b示出在顯示器15的最右上方和最右下方處的兩個像點xr1和xr2。注意，在該圖中，點劃線表示在光學(xué)組件10后面(-z)的各方面。相應(yīng)的光束34(xl)、34(xr)在光學(xué)組件10內(nèi)處于具有極坐標(biāo)角φ(xl)、φ(xr)的方向中。

這樣的角度θ(x)、φ(x)由以下(傳輸)光柵等式給出：

nsinθ(x)sinφ(x)＝sinθin(x)sinφin(x)(2)

其中srg52具有光柵周期d1，光束光具有波長λ，并且n為光學(xué)組件的折射率。

從(2)、(3)中明確示出θ(xl)＝θmax且θ(xr)＝θmin，即耦合到組件10中的任何光束以在范圍[θ(xr),θ(xl)]中的初始極坐標(biāo)角傳播；并且φ(xr2)＝φmax且φ(xr1)＝φmin(在該示例中≈–φmax)，即耦合到該組件中的任何光束最初以在范圍[φ(xr1),φ(xr2)](≈[–φ(xr2),φ(xr2)])中的方位角傳播。

現(xiàn)將參考圖9a-9b描述折疊srg54的配置。注意，在圖9a和9b中，為了清楚起見，光束再次通過箭頭來表示，而沒有其區(qū)域的任何表示。在這些附圖中，點線表示垂直于折疊srg光柵線的各方向，虛線是垂直于入射耦合srg光柵線的各定向，且點劃線是垂直于出射srg光柵線的各定向。

圖9a示出耦合到光學(xué)組件10的折疊區(qū)14中、已從光學(xué)組件10的前壁反射出并由此以朝向折疊srg54的方向(φ(x),-θ(x))行進(jìn)的光束34(x)的透視圖。虛線(其垂直于折疊srg光柵線)被示為表示折疊srg的方向。

折疊srg54和入射耦合srg52具有相對定向角a(該相對定向角a是其相應(yīng)光柵線之間的角度)。該光束由此與在xy平面中測得的折疊srg光柵線成角度α+φ(x)(參見圖9b)。光束34入射在折疊srg54上，折疊srg54將光束34衍射到不同的組件中。零階反射模式(鏡面反射)光束被創(chuàng)建，該零階反射模式光束繼續(xù)以方向(φ(x),+θ(x))傳播，就好像光束34(x)將由在沒有折疊srg54的情況下的反射造成(但是以降低的強(qiáng)度傳播)。該鏡面反射光束實際上可被看作光束34(x)的延續(xù)，并且出于該原因也被標(biāo)記為34(x)。還創(chuàng)建第一階(-1)反射模式光束42(x)，其實際上可被看作光束的新版本。

如所指示的，光束的新版本42(x)以特定方向(φ'(x),θ'(x))傳播，該方向由以下已知的(反射)光柵等式給出：

nsinθ′(x)sin(a+φ′(x))＝nsinθ(x)sin(a+φ(x))(4)

其中折疊srg具有光柵周期d2，光束光具有波長λ，并且n為光學(xué)組件10的折射率。

如示出光學(xué)組件10的示意正視圖的圖9b所示，光束34(x)以方位角φ(x)被耦合到入射耦合區(qū)12中，并且由此與折疊srg54成xy角φ(x)+α。

光束34(x)的第一新版本42a(x)(-1模式)在該光束首次被折疊srg54衍射時被創(chuàng)建，并且第二新版本42b(x)(-1模式)在該光束接著被折疊srg54衍射時被創(chuàng)建(并且以此類推)，第一新版本42a(x)和第二新版本42b(x)兩者都在xy方向φ'(x)上傳播。通過這種方式，光束34(x)被高效地拆分成多個版本，這些版本(跨折疊區(qū)14的寬度)被水平地分隔開。這些版本被引導(dǎo)向下朝向出射區(qū)16，并由此(由于該水平分隔，基本跨出射區(qū)16的寬度)被耦合到出射區(qū)16中。如可看出的，多個版本由此入射在出射srg56的各出射區(qū)域(被標(biāo)記為e)上，出射srg56沿著出射區(qū)16的寬度定位。

這些新的向下(-y)傳播的版本本身可再次遇到折疊srg，如所解說的。然而，從(4)、(5)中可示出通過入射光束(例如，42a(x)，-1模式)在srg處的衍射創(chuàng)建的任何第一階反射模式光束(例如，40a(x)，+1模式)將回復(fù)到原始光束的方向(例如，φ(x)，±θ(x)，其是40a(x)的傳播方向)，入射光束本身由原始光束(例如，34(x))在同一srg處的早期衍射創(chuàng)建的第一階反射模式光束。由此，折疊區(qū)14內(nèi)的傳播限于菱狀格，如可從圖9b的幾何結(jié)構(gòu)中看出的。被標(biāo)記為42ab(x)的光束是在42b(x)遇到折疊srg54時創(chuàng)建的鏡面反射光束和在40a(x)在基本相同的位置處遇到該折疊srg時創(chuàng)建的-1模式光束的疊加；被標(biāo)記為42ab(x)的光束是在40a(x)遇到折疊srg54時創(chuàng)建的鏡面反射光束和在42b(x)在基本相同的位置遇到這些srg時創(chuàng)建的+1模式光束的疊加(并以此類推)。

出射srg和入射耦合srg52、56以相對定向角α'(該相對定向角α'是其相應(yīng)光柵線之間的角度)定向。在出射區(qū)域中的每一者處，遇到該區(qū)域的版本被衍射，以使得除了以方向φ'(x)，±θ'(x)向下傳播的零階反射模式光束外，還有以由以下給出的向外的方向φout(x)，θout(x)遠(yuǎn)離光學(xué)組件10傳播的第一階(+1)傳輸模式光束38(x)：

sinθout(x)sin(a′+φout(x))＝nsinθ′(x)sin(a′+φ′(x))(6)

輸出方向θout(x)，φout(x)是波導(dǎo)之外的輸出光束(在空氣中傳播)的方向。對于平波導(dǎo)，當(dāng)出射光柵在該波導(dǎo)的正面時，等式(6)、(7)兩者都成立——在該情形中下，輸出光束是第一階傳輸模式光束(如可看見的，等式(6)、(7)對應(yīng)于已知的傳輸光柵等式——但同樣當(dāng)出射光柵在波導(dǎo)的后部時(如在圖7f中)——在該情況下，輸出光束對應(yīng)于第一階反射模式光束，其在來自后出射光柵的初始反射之際，在光學(xué)組件10內(nèi)以由以下給出的方向θ′out(x)，φ′out(x)傳播：

nsinθ′out(x)sin(a′+φ′out(x))＝nsinθ′(x)sin(a′+φ′(x))(6′)

這些光束隨后在光學(xué)組件的前表面處被折射，并由此以由以下snell定律給出的方向θin(x)，φin(x)離開光學(xué)組件：

sinθout(x)＝nsinθ′out(x)(8)

φ′out(x)＝φout(x)(9)

如將顯而易見的，等式(6)、(7)的條件直接由(6’)、(7’)、(8)和(9)產(chǎn)生。注意，前表面處的這樣的折射盡管在圖7f中不是容易可見的，但在圖7f的布置中將會發(fā)生。

根據(jù)等式(2-7)可示出，當(dāng)

d＝d1＝d3(10)

(即，當(dāng)入射耦合srg52和出射srg56的周期基本匹配時)；

d2＝d/(2cosa)；(11)

并且

a′＝2a；(12)

則(θout(x)，φout(x))＝(θin(x)，φin(x))。

此外，當(dāng)條件

被滿足時，折疊srg54處的衍射并沒有創(chuàng)建除上述第一階和零階反射模式以外的模式。即，當(dāng)該準(zhǔn)則被滿足時，在折疊區(qū)中并沒有創(chuàng)建附加的不期望的光束。對于大的范圍a(從約0到70度)，條件(13)被滿足。

換言之，當(dāng)這些準(zhǔn)則被滿足時，出射srg56實際上充當(dāng)入射耦合srg52的反轉(zhuǎn)，從而反轉(zhuǎn)入射耦合srg衍射對與其交互的光束的每一版本的效果，由此以與原始光束被輸出到組件10相同的方向輸出實際上是光束34(x)的二維經(jīng)擴(kuò)張的版本的事物(該二維經(jīng)擴(kuò)張的版本具有基本是出射srg56的面積(>>d²，并且如上所述，其與成像光學(xué)器件17無關(guān))的面積)，以便向外衍射的光束形成與向內(nèi)輸入的光束基本形成相同的虛擬圖像，但其可在更大的區(qū)域上感知。

在圖9b的示例中，a≈45°，即使得折疊srg54和出射srg56被定向為分別與入射耦合srg52成基本45和90度，并且折疊區(qū)域的光柵周期為然而，這僅是示例，并且實際上，當(dāng)a≥50°時，顯示系統(tǒng)的總效率通常被增加。

以上考慮了平光學(xué)組件，但適當(dāng)彎曲(即，具有基本沿著z軸延伸的曲率半徑)的光學(xué)組件可被配置成用作有效透鏡，使得各輸出光束30(x)不再同樣被高度準(zhǔn)直并且不是平行的，而具有特定的相對方向和角距，使得各自追溯到公共收斂點——這在圖7g中被示出，其中該公共收斂點被標(biāo)記為q。此外，當(dāng)每一像點被考慮時，所有不同的活躍像點的各收斂點位于基本相同的平面中(被標(biāo)記為50)，該平面被定位成距眼睛37距離l，以使得眼睛37可據(jù)此來聚集以將整個圖像感知為好像該圖像在距離l遠(yuǎn)處。這可被等效地表述為各輸出光束形成與相應(yīng)的輸入光束基本相同的當(dāng)前顯示圖像的虛擬版本，但在距眼睛37距離l處，而不是在無窮遠(yuǎn)處。彎曲的光學(xué)組件可特別適合于無法適當(dāng)?shù)鼐劢惯h(yuǎn)距圖像的近視眼。

注意，一般來說，折疊區(qū)和出射區(qū)的“寬度”不一定是其水平延伸——一般來說，折疊區(qū)14或出射區(qū)16的寬度是該區(qū)在光從入射耦合區(qū)12耦合到折疊區(qū)14中的大致方向上的延伸(在以上示例中，其是水平的，但更一般地其是基本垂直于入射耦合區(qū)12的光柵線的方向)。

如所示的，壓印在波導(dǎo)的表面上的衍射光學(xué)元件——諸如srg52、54、56——所造成的相位失真可使所述類型的顯示系統(tǒng)中的圖像質(zhì)量降級。根據(jù)本公開，這可通過引入光學(xué)元件的相對于彼此以及相對于波導(dǎo)的空白表面的合適高度的偏移(即，在基本上垂直于它們存在于其上的表面的方向上)來被減輕。

圖12a示出了一個實施例的第一波導(dǎo)10的一部分的側(cè)視圖，它適于用在上述種類的顯示系統(tǒng)中。波導(dǎo)10c具有壓印在其表面上(例如，從觀看者的觀點來看,在波導(dǎo)10c的后部)的第一衍射光學(xué)元件o1(例如，入射耦合、折疊或出射srg52、54、56之一)和第二衍射光學(xué)元件(例如，入射耦合、折疊或出射srg52、54、56中的另一個)。光柵o1、o2由空白表面區(qū)b分開，這——如在圖10a和10b的波導(dǎo)中一樣——使得光在從空白表面區(qū)b反射之際按φ0改變相位。空白區(qū)b可例如是圖3b的處于入射耦合和折疊srg52、54之間的區(qū)域w或者處于折疊和出射srg54、56之間的未標(biāo)記區(qū)域。

光學(xué)元件具有與圖10a和10b中的那些相同的結(jié)構(gòu)(具體而言，相同的深度h1，h2≠h1)，其中第一光學(xué)元件o1使得光在從中反射之際按φ1＝φ0-δφ1改變相位，且第二光學(xué)元件o2使得光在從中反射之際按φ2＝φ0-δφ2改變相位。

與圖11a的經(jīng)變跡的光柵相對比，深度h1、h2≠h1分別在光柵o1、o2的整個區(qū)域上直至光柵o1、o2的邊緣基本上恒定。另選地，深度可根據(jù)位置(x,y)而變化，即作為函數(shù)h1(x,y)、h2(x,y)，但在光柵的邊緣仍然急降至零，即具有比圖11a的區(qū)域a1、a2的經(jīng)變跡的邊緣顯著更陡的梯度。

此外，與圖10a、10b以及圖11a的波導(dǎo)10a、10b相反，光學(xué)元件o1、o2光柵相關(guān)于空白tir表面而言處于偏移高度。每一高度偏移被選擇成使得該偏移所引入的附加光路長度基本上匹配來自相應(yīng)光柵區(qū)和tir的反射之間的相位差。該附加光路長度是波導(dǎo)10c的折射率n與作為偏移的結(jié)果由光所經(jīng)歷的附加距離的乘積。

光柵o1、o2在z方向上(即，在基本上垂直于在其上壓印它們的表面的方向上)分別偏移距離δh1和δh2。圖12a的頂部的放大視圖詳細(xì)地示出了這一偏移：與圖10a相反，o1和o2的填充區(qū)域的頂部不與空白表面部分b齊平，而是分別從b偏移δh1和δh2。

偏移δh1和δh2分別基本上匹配δφ1和δφ2。即，每一偏移δh1、δh2相對于在空白表面區(qū)處反射的光線r0增加在相應(yīng)光柵o1、o2處反射的光線r1、r2所經(jīng)歷的光路的長度，達(dá)補(bǔ)償由o1、b、o2處的反射所造成的相位變化的差異的量。對于光柵o1(或o2)，偏移δh1(或δh2)相對于在空白表面b處反射的光線r0增加在第一光柵o1處反射的光線r1(或在第二光柵o2處反射的光線r2)所經(jīng)歷的光路長度，達(dá)光線r1(或r2)的相位基本上改變δφ1(或≈δφ2)的量。從第一光柵o1反射的光線r1所經(jīng)歷的光路長度從而相對于從第二光柵o2反射的光線r2所經(jīng)歷的光路長度而言被增加，達(dá)光線r1的相位基本上改變δφ1-δφ2的量。相位匹配不必完全精確就能達(dá)到可接受的圖像質(zhì)量：來自光柵和tir的相位變化將是角和波長相關(guān)的，這意味著‘完全’最優(yōu)性能只針對一種情形獲得；對于其他情形，它較不最優(yōu)，但在最終圖像質(zhì)量方面仍然是可接受的。具體而言，該系統(tǒng)將被設(shè)計成根據(jù)正常設(shè)計實踐來滿足相沖突的各要求。

平面90被示出，它垂直于波導(dǎo)10c的平面。如將明顯的，假定光線r1、r0、r2分別在o1、o2以及b處(分別在點p1、p0、p2處)反射之前在它們達(dá)到平面90時彼此同相，在偏移δh1、δh2以上述方式分別基本上匹配δφ1、δφ2時，光線r1、r0、r2在被反射后在它們再次到達(dá)平面90時(分別在點q1、q0、q2處)還將基本上彼此同相。對于位于光柵q1、o2之下且在與光柵相對的表面之上的任何這樣的平面(在這一情形中，波導(dǎo)10c的前方)而言，這將是真的。

所得的在波導(dǎo)10c內(nèi)經(jīng)反射光束的相位分布因而將是平的(如圖12b所示)，沒有將造成不想要的衍射光束分散的任何相位跳躍。

高度偏移可在制造期間被實現(xiàn)，由此從中制造波導(dǎo)10c的基板被處理以使得光柵o1、o2具有所需高度偏移δh1、δh2。光柵偏移可通過例如蝕刻工藝來實現(xiàn)，使得空白區(qū)與光柵區(qū)偏移所需量。

圖13a和13b示出另一實施例中的第二波導(dǎo)10d的一部分的側(cè)視圖和平面圖。在這一示例中，第一和第二光學(xué)元件o1基本上是連續(xù)的，例如由不超過wmax≈100μm且在一些情形中不超過50μm的空白區(qū)分開。例如，光學(xué)元件o1、o2可以是圖3b的入射耦合和折疊srg52、54，其中w≤wmax。第一光學(xué)元件10d相對于第二光學(xué)元件10d偏移達(dá)量δh'，這基本上匹配δφ1-δφ2(這也等于基本上等于δh1-δh2)，即偏移δh'相對于在第二光柵o2處反射的光線r2增加在第一光柵o1處反射的光線r1所經(jīng)歷的光路長度達(dá)光線r1的相位基本上改變δφ1-δφ2的量。

在圖13a頂部處的放大視圖示出了將光柵o1、o2分開的小空白區(qū)b(例如，≤wmax)。在分開光柵o1、o2的空白區(qū)足夠小時，一般可只通過使δh'匹配到δφ1-δφ2就能實現(xiàn)圖像質(zhì)量的改進(jìn)，而無需關(guān)注相對于小空白區(qū)b的偏移，因為b的影響可以是可忽略的。

圖13a中也示出了平面90，這與圖12a的相同。對于任何這樣的平面90，在δh'因而被配置時，在o1、o2處反射之前(在點p1、p2處)彼此同相地到達(dá)平面90處的光線r1、r2在它們在反射之后再次到達(dá)平面90處(在點q1、q2處)時也將基本上同相。

圖14和15示出了具有(圖15)和不具有(圖14)偏移高度的示例光柵設(shè)計的仿真結(jié)果。圖14對應(yīng)于圖10a和10b的波導(dǎo)10a，而圖15對應(yīng)于圖12a的第一波導(dǎo)10c。標(biāo)記為a)的圖表示出了每一波導(dǎo)的仿真相位分布；標(biāo)記為b)的圖表示出了對應(yīng)的點散布函數(shù)(psf)且c)是對應(yīng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(mtf)。

psf描述了成像系統(tǒng)對點源或點目標(biāo)的響應(yīng)。在這一情形中，響應(yīng)是以表示在波導(dǎo)內(nèi)發(fā)生的光束解準(zhǔn)直程度(即，歸因于衍射的光束分散)的角度為單位來測量的。如將明顯的，較窄的psf意味著較少的解準(zhǔn)直，并且因而意味著較銳利的圖像。

mtf是光學(xué)系統(tǒng)將來自目標(biāo)的各種細(xì)節(jié)水平傳遞到圖像的能力的測量。理論mtf1.0(或即100％)表示完美對比度保留(在實踐中，歸因于衍射限制而不能達(dá)到)，而比這越小的值意味著越來越多的對比度被丟失——直至實際的mtf約為0.1(或即10％)，此時不能區(qū)分出分隔線、各個峰歸并在一起，等等。

如可從圖14和15看到的，使用高度偏移，波導(dǎo)具有更大范圍上的更窄的psf以及良好mtf，這指示經(jīng)改進(jìn)的圖像質(zhì)量。

應(yīng)當(dāng)注意，從光學(xué)元件反射的光可體驗到零相位改變，即光學(xué)元件可以在反射之際使光改變相位的量為零。為避免疑惑，應(yīng)當(dāng)注意，在下文中，在結(jié)構(gòu)被描述為使得光在反射之際將相位改變某一量時，該量可以或可以不是零。

注意，光引擎13的以上布置只是一個示例。例如，基于所謂的掃描的替換光引擎可提供單個光束，該單個光束的定向被快速調(diào)制，且同時調(diào)制其強(qiáng)度和/或顏色。如將顯而易見的，虛擬圖像可按與將通過用準(zhǔn)直光學(xué)器件來準(zhǔn)直顯示器上的(現(xiàn)實)圖像的光來創(chuàng)建的虛擬圖像等效的方式來仿真。

制作包括srg的光學(xué)組件通常涉及使用微制造技術(shù)。微制造是指微米規(guī)模和更小規(guī)模的期望結(jié)構(gòu)的制造。微制造可涉及蝕刻基板和/或在基板上沉積以在基板上創(chuàng)建所需微結(jié)構(gòu)。

濕蝕刻涉及使用液體蝕刻劑來選擇性地移除基板的各部分，例如沉積在板的表面上的膜的各部分和/或板表面本身的各部分。蝕刻劑與基板(例如，板/膜)化學(xué)地起反應(yīng)以移除基板(例如，板/膜)的暴露給蝕刻劑的各部分。選擇性蝕刻可以通過在基板/膜上沉積合適的保護(hù)性層來實現(xiàn)，所述保護(hù)性層僅僅將基板(例如，板/膜)的部分暴露給蝕刻劑的化學(xué)反應(yīng)并保護(hù)了剩余部分免受蝕刻劑的化學(xué)反應(yīng)。保護(hù)性層可以由光致抗蝕劑或其它保護(hù)性掩模層來形成。

干蝕刻涉及選擇性地(例如使用類似的光致抗蝕劑掩模)將基板(例如，板/膜)暴露給高能粒子的轟擊以移除基板(例如，板/膜)的暴露給所述粒子的各部分(有時稱為“濺射”)。一種示例是在其中各部分被暴露給離子束的離子束蝕刻。作為與那些暴露的部分的離子化學(xué)反應(yīng)以移除它們(有時稱為“化學(xué)濺射”)和/或取決于它們的動能物理移除那些部分(有時稱為“物理濺射”)的結(jié)果可以移除那些部分。

與蝕刻相反，沉積-例如離子束沉積或基于沉浸的沉積-涉及將材料施加到基板/膜，而不是從基板(例如，板/膜)移除材料。如本文所使用的，術(shù)語“將基板的表面圖案化”或類似用語涵蓋板或膜上的所有這樣的蝕刻/沉積，并且板或膜上的這樣的蝕刻/沉積要在基板的表面上施加結(jié)構(gòu)。

用于制造光學(xué)組件的常規(guī)技術(shù)涉及例如首先在鉻層或其他保護(hù)性掩模層(例如，另一金屬層)中涂敷母板表面的要被圖案化的區(qū)域(所需表面區(qū)域)。母板和膜構(gòu)成基板。掩模層被正性光致抗蝕劑覆蓋。正性光致抗蝕劑意指在被暴露到光時變得可顯影的光致抗蝕劑，即具有使得已經(jīng)被暴露到光的那些部分(并且僅有那些部分)可溶解在被用來在曝光之后顯影光致抗蝕劑的顯影液中的成分的光致抗蝕劑。形成所需光柵圖案(光柵結(jié)構(gòu))的光——例如使用二束激光干涉以生成形成干涉圖案形式的光柵結(jié)構(gòu)的光來創(chuàng)建——隨后被投影到光致抗蝕劑上，以使得只有在光帶的位置處的光致抗蝕劑被曝光。光致抗蝕劑隨后被顯影以移除經(jīng)曝光的部分，從而留下掩模層的選擇性部分是可見的(即，只露出選擇性部分)并且保留由在暗條紋的位置處的未被曝光的光致抗蝕劑覆蓋的其余部分。隨后可以使用常規(guī)蝕刻技術(shù)(例如初始濕法蝕刻或離子束蝕刻工藝)來移除掩模層的未被覆蓋部分，所述蝕刻技術(shù)移除了掩模的未被覆蓋部分而不是被光致抗蝕劑覆蓋的部分，并且所述蝕刻技術(shù)基本上不影響板本身。板本身的蝕刻——諸如進(jìn)一步濕法蝕刻或進(jìn)一步離子束蝕刻——隨后被執(zhí)行，以將圖案從經(jīng)蝕刻掩模層傳遞到基板本身。

圖17a示出了在一些方面與圖3a和3b的光學(xué)組件10相似但有一些重要差異(現(xiàn)在將討論)的另一光學(xué)組件10’。如所示的，該另一光學(xué)組件10’具有類似于光學(xué)組件10的那些的srg52’(入射耦合)、54’(折疊)、56’(出射)，它們之間具有大間隙(>>100μm)，包括入射耦合srg52’和折疊srg54’之間。因為這一大間隔，在制造該另一光學(xué)組件10’時，使用正性光致抗蝕劑技術(shù)，連同以上概括的線，簡單地通過在激光干涉曝光期間在母板(基板)前方應(yīng)用不同形狀的陰影掩模，可完成激光干涉曝光。

這在圖17b中解說，它從側(cè)面示出了在二束激光干涉曝光過程期間的母板70’。板70’在鉻層72’中被涂敷，鉻層本身涂敷了光致抗蝕劑74’，這是正性光致抗蝕劑。板70’和膜72’構(gòu)成基板。干涉圖案通過兩個激光束67i、67ii的干涉來創(chuàng)建。陰影掩模69’被用來防止圖案落在基板的表面的所需部分之外(例如，由入射耦合srg52’橫跨)，以使得被曝光的唯一光致抗蝕劑是覆蓋干涉圖案的光帶落在其上的所需部分的各部分(在圖17b中被曝光的光致抗蝕劑以黑色示出且標(biāo)記為74’e)。這隨后可針對要被圖案化的任何其他部分重復(fù)(例如，針對由54’和56’橫跨的那些部分)。正性光致抗蝕劑隨后可被顯影以移除經(jīng)曝光部分74’e，并且基板以上述方式被圖案化。

然而，陰影掩模造成doe區(qū)的邊緣附近的失真。該失真歸因于光濺射、陰影掩模的非完美接觸以及陰影掩模的有限厚度(這實際上在其邊緣附近模糊了圖案)。在此，在其邊緣附近展現(xiàn)出的光柵結(jié)構(gòu)的非均勻性(由制造期間這樣的陰影造成的那一類型，或類似的)被稱為“邊緣失真”。邊緣失真在圖17b中由標(biāo)記d來指示。

在光致抗蝕劑被顯影時，邊緣失真變得連同光柵結(jié)構(gòu)一起實現(xiàn)在經(jīng)顯影的光致抗蝕劑中，并且作為結(jié)果，被傳遞到板70’(在它被蝕刻時)的表面。結(jié)果，最終光學(xué)組件10’(其包括圖案化板或從圖案化板制成)也展現(xiàn)出對應(yīng)的邊緣失真，如圖17a中標(biāo)記為d的圍繞各doe區(qū)的邊緣的虛線所指示的。

此外，也創(chuàng)建邊緣失真，在以此方式使基板曝光時，難以將陰影掩模69’準(zhǔn)確地定位，并且因此將難以在沒有srg52’、54’之間的交疊的風(fēng)險下降低srg52’、54’之間的間隙的大小。

返回圖3b，與圖17a的該另一光學(xué)組件10’相反，光學(xué)組件10的入射耦合區(qū)和折疊區(qū)12、14基本連續(xù)，因為它們最多相隔窄邊界區(qū)18，該窄邊界區(qū)具有如沿著(即，垂直于)隔開該邊界區(qū)18的公共邊界19測得的寬度w。即，入射耦合區(qū)和折疊區(qū)在寬度上沿公共邊界18由小距離w隔開。此外，光學(xué)組件10的入射耦合、折疊以及出射srg52、54、56沒有上述類型的邊緣失真。已經(jīng)觀察到，這一配置產(chǎn)生了比另一光學(xué)組件10’的圖像質(zhì)量高級的圖像質(zhì)量。

實際上，已經(jīng)觀察到，在入射耦合區(qū)12與折疊區(qū)14之間的沿公共邊界19的間隔w(間隙)沿公共邊界19的長度被降至w≤wmax時(即，假定入射耦合區(qū)和折疊區(qū)在寬度上沿公共邊界19的長度隔開不超過wmax)——其中wmax≈50μm(微米)，可獲得圖像質(zhì)量的改進(jìn)。在實踐中，觀察到改進(jìn)的間隙大小可具有對波導(dǎo)厚度的某種依存關(guān)系。例如，對于具有約0.6mm或更小厚度(在z方向上的尺度，如在附圖中所示)的波導(dǎo)，在wmax是約50μm或更小時觀察到極大的圖像質(zhì)量改進(jìn)。這一特定情形在圖10中解說，它示出了在包括用于圖18的一種情形中mtf(模塊化傳遞函數(shù))曲線根據(jù)間隙寬度下降。mtf隨間隙從50μm下降而增加在圖18中是立即明顯的。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的，模塊化傳遞函數(shù)(mtf)是對光學(xué)系統(tǒng)將來自對象的各細(xì)節(jié)水平傳遞到圖像的能力的測量。1.0(或100％)的mtf表示完美的對比度保留，而小于此的值意味著越來越多的對比度被丟失—直到為0(或0％)的mtf，其中線對(線對是一根黑色線和一根白色線的序列)可能根本不再被區(qū)分。對于較厚的波導(dǎo)——例如約1mm厚，對于高達(dá)100μm的間隙大小，仍然預(yù)期有改進(jìn)。

圖3b的公共邊界19是拱形的(在本示例中基本上為半圓)，其中入射耦合區(qū)和折疊區(qū)12、14具有沿著公共邊界19的拱形(在這一情形中，基本上為半圓)的邊緣。入射耦合區(qū)12的邊緣在整體上為基本上圓形的。

本公開認(rèn)識到常規(guī)微制造技術(shù)不適于制造圖3b的光學(xué)組件。具體而言，現(xiàn)有技術(shù)不適于制造展現(xiàn)出必需的入射耦合-折疊區(qū)間隔w≤wmax且免于邊緣失真同時仍然準(zhǔn)確地維持以上參考圖9b描述的各srg52、54和56之間的所需角定向關(guān)系的光學(xué)組件。

現(xiàn)在將參考圖16描述用于制造光學(xué)組件的微制造工藝。圖16的工藝可被使用。

如將鑒于下文變得明顯的，圖16的工藝能被用來制造圖3b中所示的類型的具有入射耦合區(qū)和折疊區(qū)之間必需的小間隔的光學(xué)組件，它們免于邊緣失真且此外展現(xiàn)出對高準(zhǔn)確度水平的所需角定向。

即，本公開提供了一種新穎的干涉光刻方法，它使得能夠在光學(xué)組件的表面上制造彼此隔開100微米或更少的光柵。這通常不能使用傳統(tǒng)干涉光刻方法來達(dá)到。

圖16在左手側(cè)示出了該工藝的流程圖，且在右手側(cè)在適當(dāng)時示出了對于該工藝的每一步驟，示例性母板70的平面圖和/或側(cè)視圖，以解說在該步驟操縱板70的方式。每一側(cè)視圖是沿對應(yīng)的平面圖中示出的虛點線取得的截面圖。

板表面的上半部被涂敷有鉻膜72。板70和膜72構(gòu)成基板，在執(zhí)行該工藝時，它的所需表面區(qū)域(具體而言，在該示例中，是由鉻層72限定的表面區(qū)域)被選擇性地蝕刻以創(chuàng)建入射耦合srg52和折疊srg54。入射耦合srg52被制造在所需表面區(qū)域的第一部分62上(入射耦合部分)，且折疊srg54在所需表面區(qū)域的第二不同(即，非交疊)且基本上連續(xù)的部分64上(折疊部分)上，具有沿(預(yù)期)公共邊界19的經(jīng)降低間隔w≤wmax。對于圖3a和3b中示出的光學(xué)組件10，從穿戴者的觀點來看，所需區(qū)域?qū)?yīng)于該組件的表面的后部。

最終經(jīng)蝕刻的基板構(gòu)成光學(xué)組件，它可被合并到顯示系統(tǒng)(例如，圖1的顯示系統(tǒng)2)中或者它可被用作用于制造進(jìn)一步光學(xué)組件的生產(chǎn)母版，例如用于從聚合物模制這樣的組件的模具(或者甚至它可被用于制造這樣的模具)，在這一情形中，制造在基板的表面上的srg52、54被通過制造(例如，模制工藝)傳遞到這些組件(的后部)。

在圖16的步驟s4，鉻層72被涂敷在負(fù)性光致抗蝕劑膜74中——即，在被曝露到光時變得不可顯影的光致抗蝕劑，即具有使得已被暴露到光的那些部分(以及僅有那些部分)變得基本上不可溶解在用于一旦被曝光就顯影光致抗蝕劑的顯影液中以使得經(jīng)曝光部分(以及僅有這些部分)保持后顯影的成分的光致抗蝕劑。這包括涂敷入射耦合部分62(它最終旨在用入射耦合srg52來圖案化)以及折疊部分64(最終旨在用折疊srg54來圖案化)。

在步驟s6，基本上大于并涵蓋入射耦合部分62的區(qū)域被曝露(在這一示例中被示為包含所需圓形區(qū)域62的矩形)到光，這形成所需入射耦合光柵結(jié)構(gòu)(即，srg52的結(jié)構(gòu))。通過定向兩個激光束67i、67ii以在干涉布置中重合，創(chuàng)建了形成當(dāng)入射在光致抗蝕劑74上時具有光柵周期d的所需入射耦合光柵結(jié)構(gòu)的干涉圖案。干涉圖案包括交替的光帶和暗帶，由此只有光帶落在其上的光致抗蝕劑部分被曝光(經(jīng)曝光的光致抗蝕劑在圖16中被示為黑色且標(biāo)記為70e)；然而，與正性光致抗蝕劑相反，這些經(jīng)曝光的部分70e變得不可顯影，而暗帶的位置中的未曝光部分保持是可顯影的。

陰影掩模69被用來將干涉圖案約束到該較大區(qū)域。該較大區(qū)域足夠大，不僅涵蓋入射耦合表面部分62還使得由陰影掩模造成的所有邊緣失真d位于入射耦合部分62之外(一般而言，較寬區(qū)域足以使得預(yù)期公共邊界19附近基本上不存在邊緣失真，即使在入射耦合部分62的邊緣周圍某處存在某種邊緣失真)。

出于稍后將討論的原因，啞光柵部分63也在同時被暴露給相同(或相似)的干涉圖案。

經(jīng)曝光的部分62、63可實際上具有任何形狀或大小，但得自可能的其他曝光的過度曝光一定不能到達(dá)所需曝光部分的任何“活躍部分”(即，在s6旁邊的圖解中，其他曝光一定不能與圓形入射耦合部分62交疊)。

作為使用掩模的替換方案，干涉圖案可被投影在整個所需表面區(qū)域上，以使得根本沒有陰影效果存在于所需表面區(qū)域上。

在曝光步驟s6期間，在圖16中未示出的激光干涉曝光裝置(曝光系統(tǒng))中，板70由機(jī)械夾或其他緊固方法來支撐以使它在發(fā)生曝光時相對于該曝光系統(tǒng)(具體而言，相對于光束67i、67ii)保持穩(wěn)定。在步驟s6之后，從激光干涉曝光裝置卸下母板70。

在步驟s8，經(jīng)卸下的板70被暴露到基本上均勻強(qiáng)度的光65，但光掩模80就位以暴露光致抗蝕劑并且因而避免來自入射耦合和啞光柵區(qū)62、63外部的區(qū)域的光致抗蝕劑顯影。即，入射耦合部分62和啞區(qū)域63上的光掩模80被用來防止部分62、63暴露到均勻光65。因而，均勻光65被投影在整個所需表面區(qū)域上，除了入射耦合和啞部分之外(因為這些部分由光掩模80覆蓋)，使得除了覆蓋入射耦合和啞部分62、63以外的所有光致抗蝕劑變得徹底不可顯影。因而，在步驟s6中使用了限定部分62、63的光掩模(即，部分62、63具有與用來保護(hù)這些部分的對應(yīng)光掩模80相同的大小和形狀)而非陰影掩模。掩模對齊器被用來將光掩模80準(zhǔn)確地定位在基板上的正確位置上。掩模對齊器具有用于生成用于曝光的均勻光的組件(例如，紫外燈、光學(xué)器件，等等)以及用于將光掩模80定位到正確位置的機(jī)構(gòu)。

如將明顯的，保留如在s6投影的光柵結(jié)構(gòu)的任何記錄的僅有光致抗蝕劑是覆蓋入射耦合部分和啞部分的光致抗蝕劑——在這些部分之外，光柵結(jié)構(gòu)的所有記錄被有意地毀掉。入射耦合部分和啞部分62、63外部的完全曝光的光致抗蝕劑包括經(jīng)受邊緣失真d的光致抗蝕劑的所有部分，從而從光致抗蝕劑完全移除邊緣失真的任何記錄。歸因于該工藝的性質(zhì)，實際上對光柵圖案而言沒有失真。

在步驟s10，通過使用顯影液只移除光致抗蝕劑的沒有被暴露到光的那些部分，來使光致抗蝕劑被顯影以實現(xiàn)入射耦合srg光柵結(jié)構(gòu)。通過步驟s10的顯影，所有經(jīng)曝光的不可顯影的光致抗蝕劑74e被留下基本上未改變。如在圖16中步驟s10的右側(cè)圖中所示，部分62、63外部基本上沒有光致抗蝕劑在步驟s10中被移除；僅有的被移除的光致抗蝕劑是入射耦合和啞部分62、63中與如在s6投影在光致抗蝕劑上的干涉圖案的暗帶的位置相對應(yīng)的各個未被曝光光致抗蝕劑線。

在步驟s11，執(zhí)行鉻蝕刻規(guī)程以使用入射耦合srg圖案蝕刻鉻層72(但不是板70本身)，諸如鉻硬掩模72的干法蝕刻。在蝕刻步驟s11，光致抗蝕劑充當(dāng)用于將鉻層72的蝕刻約束到僅限入射耦合和啞光柵結(jié)構(gòu)部分的蝕刻掩模，藉此從光致抗蝕劑向入射耦合和啞部分62、63施加了結(jié)構(gòu)。然而，部分62、63外部的經(jīng)曝光的未被顯影的光致抗蝕劑74e抑制這些部分62、63外部的蝕刻，以使得沒有結(jié)構(gòu)被施加在這些部分9外部的鉻72上(即，在這些部分外部，鉻基本上不變)。

一旦鉻72已被蝕刻，因而經(jīng)曝光的光致抗蝕劑74e就被移除(s12)且鉻72被重新涂敷新的未被曝光的負(fù)性光致抗蝕劑74(s13)。

如上所示，入射耦合srg和折疊srg之間的相對定向角旨在是在以上式(11)中定義且在圖9b中示出的a(其中入射耦合srg和出射srg具有相對定向角2a，根據(jù)式(12))。這可通過如下來達(dá)到：將板70重加載在再次由相同的機(jī)械夾或其他緊固方法來支撐的同一曝光系統(tǒng)(先前在s6處使用)中，并且將板70相對于曝光系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)與a匹配的量，以使得任何后續(xù)投影的圖案按a被定向到原始入射耦合srg圖案(s14)。通過使用合適的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可能達(dá)到板70的高度準(zhǔn)確的旋轉(zhuǎn)。

然而，歸因于機(jī)械止動器的不精確性，板70的位置沒有與步驟s6完全相同。這在圖16的步驟s14旁邊的平面圖中示出，其中示出了角α以表示由被70的卸下/重加載造成的相對于在先前曝光步驟s6的板的初始定向的輕微旋轉(zhuǎn)。

出于這一原因，在s14旋轉(zhuǎn)板70之前，首先測量s6和s4中的板位置之間的偏移α。該測量是使用云紋圖案81來完成的。在板被旋轉(zhuǎn)時云紋圖案81變化，并且這可被用來以好于0.001度分辨率來測量板的角度。

為創(chuàng)建云紋圖案81，啞光柵部分被重曝光到與在步驟s6曝光到的相同干涉圖案(或至少具有相同的角定向的干涉圖案)，如在圖16的右手側(cè)上所示。云紋圖案是明顯的，盡管光致抗蝕劑存在于啞光柵頂上。作為干涉圖案與啞光柵之間的交互的結(jié)果來創(chuàng)建云紋圖案，并且在角對齊好于例如0.01度時，具有條紋間隔——通常是幾毫米量級——并且因此在偏移α是約千分之五度時清楚可見，并且它隨α朝零降低而增加，從而在α到達(dá)零之際變得最大(實際上無限大)。條紋間隔由偏移α確定，且相反地，能被用來測量α。

這留下啞光柵頂上的光致抗蝕劑被部分地曝光；如將變得明顯的，這是不重要的。值得注意的是，啞光柵部分63從折疊光柵部分64足夠地偏移，以使折疊光柵部分頂上的光致抗蝕劑在創(chuàng)建云紋圖案81時保持未被曝光。

一旦已測量了α，在步驟s16，就將板70從該原始定向旋轉(zhuǎn)量＝a-α(從而在旋轉(zhuǎn)中考慮α)，以使得板70現(xiàn)在以高準(zhǔn)確度水平具有相對于其在s6的初始位置的定向a。

在步驟s18，再次通過定向兩個激光束67i、67ii以在干涉布置中重合，基本上大于且涵蓋折疊部分64的區(qū)域被曝光(在這一示例中示為包含所需區(qū)域64的矩形)，從而以與s6相同的方式留下光致抗蝕劑的光帶落在其上的部分不可顯影(但沒有任何附加啞光柵區(qū)域被曝光)。在s18，在入射在光致抗蝕劑上時，干涉圖案具有周期d/(2cosa)。陰影掩模69再次被用來將干涉圖案約束到這一區(qū)域，它足夠大以不僅涵蓋折疊表面部分64還使得由陰影掩模創(chuàng)建的所有邊緣失真d位于入射耦合部分62外部(或至少從公共邊界16清除)。

入射耦合光柵頂上的光致抗蝕劑的一些或全部將可能在s18被曝光，這是不重要的，因為它對已被蝕刻入底層鉻72的入射耦合圖案沒有影響。

除折疊部分64以外的所有其他區(qū)域隨后被曝露(s19)到均勻光65，其中合適的光掩模80就位以按與步驟s8相同的方式防止折疊部分64(且僅有該部分)的曝光。這留下覆蓋入射耦合部分62(且還覆蓋最終旨在被蝕刻以形成出射光柵56的出射部分)的所有光致抗蝕劑被曝光并且因此不可顯影。光致抗蝕劑隨后按與步驟s10相同的方式被顯影以只移除未曝光部分(s20)，鉻再次被蝕刻以將折疊srg圖案從光致抗蝕劑傳遞到鉻，并且在蝕刻之后移除光致抗蝕劑(與s11-s12相同)。入射耦合部分受已曝光且因此不可顯影的光致抗蝕劑70e保護(hù)，從而保留已被蝕刻入鉻的入射耦合光柵圖案。

使用光掩模80來限定入射耦合和折疊部分使得doe區(qū)域的位置能夠比在簡單地使用陰影掩模來限定這些區(qū)域(如在上述正性光致抗蝕劑技術(shù)中)時更準(zhǔn)確得多地被控制。因而，將這些部分之間的間隔降低到w≤wmax變得可能，同時依然保持這些部分的隔開(即，沒有蝕刻圖案交疊)。

雖然未在圖16中顯式地示出，但將明顯的是，覆蓋最終旨在用于出射srg56的光柵區(qū)域(入射耦合和折疊srg52、54垂直下方)的鉻不受s11和s22兩者的蝕刻的影響，因為在這兩個步驟中，它被未顯影的光致抗蝕劑保護(hù)。

類似工藝可被重復(fù)以將所需折疊光柵結(jié)構(gòu)蝕刻入鉻，同樣使用云紋圖案來達(dá)到入射耦合和出射光柵結(jié)構(gòu)之間的高度準(zhǔn)確的角定向2a。在本結(jié)構(gòu)中的出射光柵相對遠(yuǎn)離輸入光柵。因而，輸入光柵和出射光柵可被暴露到具有足夠大陰影掩模的相同的光致抗蝕劑層以避免邊緣失真。

一旦所有三個結(jié)構(gòu)已被蝕刻入鉻，則板70本身經(jīng)受蝕刻規(guī)程(例如，離子束蝕刻)，其中鉻現(xiàn)在充當(dāng)蝕刻掩模，藉此光柵結(jié)構(gòu)從經(jīng)蝕刻鉻72傳遞到板70本身以在板本身上形成所需入射耦合、出射、以及折疊srg52、54、56，具有非常良好的角準(zhǔn)確度，srg52、54之間的窄間隙w≤wmax，以及免于邊緣失真的良好質(zhì)量邊緣。

注意，啞光柵圖案沒有被蝕刻到板本身，因為它在最終光學(xué)組件上是不需要的。

一旦板本身已被蝕刻，則鉻被移除且板70可例如被用在圖1中所示的類型的顯示系統(tǒng)中，以模制進(jìn)一步光學(xué)組件，或甚至制造這樣的模具。

已經(jīng)展示了使用圖16的工藝，基板可被圖案化，免于邊緣失真，入射耦合和折疊區(qū)14、16之間的實際相對定向角一致地為arccos(d1/(2d2))(參見上式11、12)和/或入射耦合與出射srg12、16之間的相對定向角的一半(參見上式13)在±千分之一度內(nèi)(如從使用本技術(shù)制造的基板的代表性統(tǒng)計群體的表面測量的)。然而，在一些實際上下文中，千分之二度仍然是可接受的角誤差。應(yīng)當(dāng)注意，本主題不需要特定出射光瞳擴(kuò)張結(jié)構(gòu)或光柵結(jié)構(gòu)，而是也適用于其他結(jié)構(gòu)。此外，盡管參考srg形式的衍射光柵描述了以上內(nèi)容，但本主題不需要衍射光柵且涵蓋造成不同相位變化的任何結(jié)構(gòu)。

在

技術(shù)實現(xiàn)要素：
部分中闡述的各方面的實施例中，第一部分的結(jié)構(gòu)可構(gòu)成第一衍射光柵。第二部分的結(jié)構(gòu)也可以是第二衍射光柵。

第一光柵可具有與第二光柵不同的深度。

第一光柵可具有在整個第一部分上直至第一光柵的邊緣的基本上恒定的深度。第一光柵可具有在整個第一部分上直至第一光柵的邊緣的基本上恒定的深度，以及第二光柵具有在整個第二部分上直至第二光柵的邊緣的基本上恒定的深度。

第一部分的結(jié)構(gòu)可構(gòu)成第一衍射光柵且第二部分的結(jié)構(gòu)可基本上是非衍射的。第一光柵可具有在整個第一部分上直至第一光柵的邊緣的基本上恒定的深度。

第一和第二部分可基本上是連續(xù)的。

第一和第二部分可沿公共邊界在寬度上隔開不超過100微米，且可任選地沿公共邊界在寬度上隔開不超過50微米。

同一表面的第三部分具有使得光在從所述第三部分反射之際將相位改變不同于所述第一量的第三量的結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第三部分相鄰于所述第二部分，以使得所述第二部分將所述第一和第三部分隔開，并且其中所述第三部分從所述第二部分偏移開一距離，所述距離基本上匹配所述第二量與所述第三量之間的差異。

所述第一部分的結(jié)構(gòu)可構(gòu)成第一衍射光柵，所述第三部分的結(jié)構(gòu)可構(gòu)成第二衍射光柵，且所述第二部分的結(jié)構(gòu)可以是基本上非衍射的。

第一部分的結(jié)構(gòu)可構(gòu)成入射耦合光柵，所述光經(jīng)由所述入射耦合光柵從顯示系統(tǒng)的顯示器耦合進(jìn)入所述波導(dǎo)。所述第二部分的結(jié)構(gòu)可構(gòu)成出射光柵，所述光經(jīng)由所述出射光柵從所述波導(dǎo)出射到用戶的眼睛上。所述第二部分的結(jié)構(gòu)可構(gòu)成被配置成操縱光在所述波導(dǎo)內(nèi)的空間分布的中間光柵。

盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作專用的語言描述了本發(fā)明主題，但可以理解，所附權(quán)利要求書中定義的主題不必限于上述具體特征或動作。更確切而言，上述具體特征和動作是作為實現(xiàn)權(quán)利要求的示例形式公開的。